Energia eólica

A energia eólica é a energia que provém do vento. O termo eólico vem do latim aeolicus, pertencente ou relativo a Éolo, deus dos ventos na mitologia grega e, portanto, pertencente ou relativo ao vento.


Conversão em energia mecânica

A energia eólica tem sido aproveitada desde a antiguidade para mover os barcos impulsionados por velas ou para fazer funcionar a engrenagem de moinhos, ao mover as suas pás. Nos moinhos de vento a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. Os moinhos foram usados para fabricação de farinhas e ainda para drenagem de canais, sobretudo nos Países Baixos.


Conversão em energia elétrica


Na atualidade utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento. Essas turbinas têm a forma de um catavento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica. Precisam agrupar-se em parques eólicos, concentrações de aerogeradores, necessários para que a produção de energia se torne rentável, mas podem ser usados isoladamente, para alimentar localidades remotas e distantes da rede de transmissão. É possível ainda a utilização de aerogeradores de baixa tensão quando se trata de requisitos limitados de energia elétrica.
A energia eólica pode ser considerada uma das mais promissoras fontes naturais de energia, principalmente porque é renovável, ou seja, não se esgota, limpa, amplamente distribuída globalmente e, se utilizada para substituir fontes de combustíveis fósseis, auxilia na redução do efeito estufa. Em países como o Brasil, que possuem uma grande malha hidrográfica, a energia eólica pode se tornar importante no futuro, porque ela não consome água, que é um bem cada vez mais escasso e que também vai ficar cada vez mais controlado. Em países com uma malha hidrográfica pequena, a energia eólica passa a ter um papel fundamental já nos dias atuais, como talvez a única energia limpa e eficaz nesses locais. Além da questão ambiental, as turbinas eólicas possuem a vantagem de poderem ser utilizadas tanto em conexão com redes elétricas como em lugares isolados, não sendo necessário a implementação de linhas de transmissão para alimentar certas regiões (que possuam aerogeradores).
Em 2009 a capacidade mundial de geração de energia elétrica através da energia eólica foi de aproximadamente 158 gigawatts (GW), o suficiente para abastecer as necessidades básicas de dois países como o Brasil(o Brasil gastou em média 70 gigawatts em janeiro de 2010). Para se ter uma idéia da magnitude da expansão desse tipo de energia no mundo, em 2008 a capacidade mundial foi de cerca de 120 GW e, em 2008, 59 GW.

Um aerogerador é um dispositivo que aproveita a energia eólica e a converte em energia elétrica.

A capacidade de geração de energia eólica no Brasil foi de 606 megawatts (MW) em 2009, onde houve um aumento de 77,7% em relação ao ano anterior. A capacidade instalada em 2008 era de 341 MW. O Brasil responde por cerca da metade da capacidade instalada na América Latina, mas representa apenas 0,38% do total mundial.
Os EUA lideram o ranking dos países que mais produzem energia através de fonte eólica. O total instalada nesse país ultrapassa os 35 GW. Atrás deles vem a Alemanha, com cerca de 26 GW instaladas, e a China, com 25 GW.
Em alguns países, a energia elétrica gerada a partir do vento representa significativa parcela da demanda. Na Dinamarca esta representa 23% da produção, 6% na Alemanha e cerca de 8% em Portugal e na Espanha (dados de setembro de 2007). Globalmente, a energia eólica não ultrapassa o 1% do total gerado por todas as fontes.
O custo da geração de energia eólica tem caído rapidamente nos últimos anos. Em 2005 o custo da energia eólica era cerca de um quinto do que custava no final dos anos 1990, e essa queda de custos deve continuar com a ascensão da tecnologia de produção de grandes aerogeradores. No ano de 2003 a energia eólica foi a forma de energia que mais cresceu nos Estados Unidos.
A maioria das formas de geração de eletricidade requerem altíssimos investimentos de capital e baixos custos de manutenção. Isto é particularmente verdade para o caso da energia eólica, onde os custos com a construção de cada aerogerador podem alcançar milhões de reais, os custos com manutenção são baixos e o custo com combustível é zero. Na composição do cálculo de investimento e custo nesta forma de energia levam-se em conta diversos fatores, como a produção anual estimada, as taxas de juros, os custos de construção, de manutenção, de localização e os riscos de queda dos geradores. Sendo assim, os cálculos sobre o real custo de produção da energia eólica diferem muito, de acordo com a localização de cada usina.
Apesar da grandiosidade dos modernos moinhos de vento, a tecnologia utilizada continua a mesma de há 1000 anos, tudo indicando que brevemente será suplantada por outras tecnologias de maior eficiência, como é o caso da turbovela, uma voluta vertical apropriada para capturar vento a baixa pressão ao passar nos rotores axiais protegidos internamente. Esse tipo não oferece riscos de colisões das pás com objetos voadores (animais silvestres) e não interfere na áudiovisão. Essa tecnologia já é uma realidade que tanto pode ser introduzida no meio ambiente marinho como no terrestre.

Turbinas eólicas em alto mar, próximo a Copenhague, Dinamarca.

O San Gorgonio Pass Wind Farm, em Desert Hot Springs na Califórnia, Estados Unidos.

Capacidade instalada de produção de energia eólica no final de 2009

País	EUA	Alemanha	China	Espanha	Índia	Itália	França	Reino Unido	Portugal	Brasil
MW	35.159	25.777	25.104	19.149	10.926	4.850	4.492	4.051	3.535	744[4][5]
%	22,3	16,3	15,9	12,1	6,9	3,1	2,8	2,6	2,2	0,7

Funcionamento de um aerogerador

Existem dois tipos básicos de rotores eólicos/turbinas: os de eixo vertical e os de eixo horizontal.

Rotores de eixo vertical

São geralmente mais baratos que os de eixo horizontal, pois o gerador (sendo fixo) não gira seguindo a direcção do vento.

 

Quando muda a direcção do vento, não é necessário nenhum ajuste pois estas turbinas estão alinhadas com o vento. No entanto, precisa de um impulso do seu sistema eléctrico para dar partida. Em vez de uma torre, ela usa cabos de amarração para sustentação, pois assim a elevação do rotor é menor. Como menor elevação significa menor velocidade do vento devido à interferência do solo, são menos eficientes.

Como vantagem, todos os equipamentos encontram-se ao nível do solo que facilita a sua instalação. Mas isso significa uma área de base maior para a turbina, o que é uma grande desvantagem em áreas de cultivo.

 

Rotores de eixo horizontal

São os mais conhecidos e os mais utilizados por ter uma eficiência maior que a dos rotores de eixo vertical. O seu maior custo é compensado pela sua eficiência fazendo destes os mais utilizados para geração de energia eléctrica em larga escala.

     

       Estas precisam de se alinhar constantemente com o vento, usando um mecanismo de ajuste – os motores eléctricos e as caixas de engrenagens deslocam o rotor para a esquerda ou direita, o controlador electrónico da turbina lê a posição do cata-vento e ajusta a posição do rotor para apreender o máximo de energia eólica.

       Este tipo de turbina contém uma torre para alçar os componentes da turbina a uma altura ideal para a velocidade do vento (80 m), ocupando muito pouco espaço no solo. São impulsionados por força de sustentação.

 

E ainda temos outro tipo de rotor de eixo horizontal designado por multipás

 

São mais utilizados para bombeamento de água de poços artesianos. Tendo em ventos fracos, têm uma eficiência de 30%.

 

Funcionamento de um rotor de eixo horizontal tripá

 

O funcionamento de um aerogerador abrange vários campos do conhecimento: meteorologia, aerodinâmica, electricidade etc.

O princípio de funcionamento baseia-se na conversão da energia cinética – que é resultante do movimento de rotação causado pela incidência do vento nas pás do rotor da turbina – em energia eléctrica. As pás do aerogerador modernas são dispositivos aerodinâmicos, equivalentes às asas dos aviões, e que funcionam pelo princípio físico da sustentação.

Após a captação do vento pelas pás, estas transmitem a sua potência ao rolamento (elemento que liga as pás e o eixo do rotor), ligado a uma caixa multiplicadora que aumenta a velocidade do eixo. Da caixa multiplicadora, a energia mecânica é transmitida a um gerador eléctrico, que a transforma em energia eléctrica. Caso haja algum problema no aerogerador, o controlador irá actuar sobre ele.

 

Para que a energia eléctrica seja distribuída, as centrais eólicas têm uma central de transmissão onde se encontram os fios que saem de cada turbina. Daí a energia é injectada na rede eléctrica.